(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、被露光試料の側表面を高い生産性にて露光でき、安価に量産に適用でき、かつ、被露光試料の側表面に高い角度精度でパターンを形成できる投影露光装置を提供できるようにすることである。【解決手段】  原図基板上のパターンを被露光試料の側表面に投影露光する投影光学系と、被露光試料を中心軸回りに回転する回転ステージと、被露光試料を回転ステージの回転軸と垂直の方向に移動し回転ステージの回転軸に対する該被露光試料の中心軸位置を調整する偏芯補正ステージを設ける。また、場合によっては、被露光試料の側表面の露光すべき位置を投影光学系の光軸に垂直な方向に向ける傾斜ステージを設ける。【選択図】  図１
2005326796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原図基板上のパターンを被露光試料の側表面に投影露光する投影光学系と、前記被露光試料を中心軸回りに回転する回転ステージと、該被露光試料を前記回転ステージの回転軸と垂直の方向に移動し該回転ステージの回転軸に対する該被露光試料の中心軸位置を調整する偏芯補正ステージを有することを特徴とする投影露光装置
【請求項２】
原図基板上のパターンを被露光試料の側表面に投影露光する投影光学系と、前記被露光試料を中心軸回りに回転する回転ステージと、該被露光試料を前記回転ステージの回転軸と垂直の方向に移動し該回転ステージの回転軸に対する該被露光試料の中心軸位置を調整する偏芯補正ステージと、被露光試料の側表面の露光すべき位置を投影光学系の光軸に垂直な方向に向ける傾斜ステージを有することを特徴とする投影露光装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、円柱面状、角柱面状、円錐面状、角錐面状、鼓面状、樽面状、瓢箪面状などの側表面を持つ試料の側表面にパターンを投影露光するための投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  光リソグラフィ技術は、半導体ウエハなどの被露光試料の表面にレジストなどの感光性材料を付し、可視光や紫外光によって該感光性材料の特定の場所を露光し、現像により露光した場所もしくは非露光の場所のみに前記感光性材料を残す技術である。【０００３】  通常、光リソグラフィは半導体ウエハなどの平面度の良い平板状の被露光試料の表面に対して行われ、感光性材料を露光する方法には、密着露光、近接露光、投影露光、走査露光がある。【０００４】  密着露光、近接露光は、現像後に形成されるパターンとに等倍で対応する形状の原図パターンを有するマスクを用いる露光方法である。密着露光の場合は、原図基板とするマスクを被露光試料の表面に密着させて露光し、近接露光の場合には、マスクと被露光試料の表面との間にわずかの隙間を置いて露光する。【０００５】  投影露光は、現像後に形成されるパターンの拡大または縮小または等倍形状を有するレチクルやマスクを原図基板として用い、投影レンズまたは投影ミラーまたはレンズとミラーを組み合わせた投影光学系を用いて、該原図基板上のパターン形状を被露光試料の表面に投影して光像を形成し、被露光試料に付した感光性材料を露光する方法である。【０００６】  走査露光は、レチクルやマスクなどの原図基板を用いず、レーザ光などの指向性の高い光ビームにより被露光試料の表面を走査し、パターン形状を描く露光方法である。【０００７】  上記の露光方法のうち、密着露光、近接露光、投影露光は、用いる原図上のパターンに対応させて、所定の面積を一度に露光できるのに対し、走査露光は、光ビームによって原図を用いずにパターンを直接描画するため、所定の面積内を露光するにはほかの露光方法に比して時間がかかる。【０００８】  そのため、量産品製造のための露光には、もっぱら密着露光、近接露光、投影露光が使用されている。【０００９】  しかし、平面以外の表面形状への露光は密着露光、近接露光、投影露光、走査露光いずれの方法によっても難しく、被露光試料の側表面に露光を施す量産品製造に適する方法は確立されていない。【００１０】  円柱面状の被露光試料の側表面に露光を施す研究段階の方法としては、焦点深度が深いＸ線近接露光を用いる図５に示す方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。【００１１】  この方法では、図５に示すように、円柱状の被露光試料８３をチャック８４で保持し、ラインアンドスペースパターン８５を有する原図基板８６を該被露光試料８３に近接して配置し、シンクロトロン放射光（ＳＲ光）のＸ線８７を照射する。【００１２】  被露光試料８３の軸線に対してラインアンドスペースパターン８５は形成しようとする螺旋パターンのリードに合わせてわずかに傾けて配置し、露光後、該被露光試料８３を回転ステージ８８により軸周りに矢印８９のごとく１８０度回転させて反対側からも同様にラインアンドスペースパターン８５を露光する。【００１３】  しかし、Ｘ線近接露光は、Ｘ線マスクが高価格であるため、少量多品種生産の量産には向かない。【００１４】  また、図５のようにパターン８５の方向がほぼ被露光試料８３の軸に直角の方向の場合にはよいが、パターン８５の方向が軸方向に近い場合には、被露光試料���３の表面の中心部から離れて側面に近くなる程、精度良くパターンを転写することが難しくなり、真横に相当する部分ではパターンが解像しなくなる。【００１５】  さらに、１８０度回転させて反対側から露光する時に、最初に露光した側の全部が反対側に行ってしまうため、位置を合わせることが難しいと言う問題もある。【００１６】  一方、レーザ光の走査露光により円柱状の被露光試料の側表面に露光を施す、図６に示す方法も考えられている（例えば、非特許文献２参照。）。【００１７】  この方法では、図６に示すように、円柱状や円筒状の被露光試料９１を直線、回転ステージ９２によって矢印９３のごとく回転させたり、矢印９４のごとく直線移動してレーザビーム９５に対して走査し、被露光試料９１の表面を任意の形状に露光する。【００１８】  レーザビーム９５は、レーザ光源９６から射出されたビームピンホール９７で整形し、写真引き伸ばし機用レンズ９８を用いて絞っている。【００１９】  レーザビーム９５を走査するには、被露光試料９１を回転させたり、直線移動する代りにレーザビーム９５の位置をミラーなどによって動かして走査してもよく、被露光試料の回転および／または移動とレーザビーム９５の移動とを組み合わせて走査してもよい。【００２０】  しかしながら、この方法は走査露光する方法であるため、露光に時間がかかり、量産品の製造には適さない。【００２１】  ところで、露光装置において、露光光線に対して被露光試料を回転させて露光する場合、被露光試料を回転ステージに取り付ける必要がある。被露光試料を回転ステージに取り付けるには、装置の回転ステージ上に設けた任意のチャックで被露光試料を掴んだり、回転ステージ上に設けた合わせ面に被露光試料を押し付けて固定したり、回転ステージ上と被露光試料のいずれか片方に位置決め穴、他方に位置決め突起を設け、該位置決め穴に該位置決め突起をはめ込んだり、被露光試料の外周を位置決め突起として利用し、回転ステージ上の穴にはめ込んだりする。【００２２】  しかしながら、このような方法で被露光試料を固定しても、該被露光試料の幾何学的な中心軸と、回転ステージの回転中心軸とが、必ずしも精度良く合致するとは限らない。【００２３】  チャックで被露光試料を掴んで固定する場合には、チャックの爪の動きにばらつきがあり、偏芯する。また、回転ステージ上に設けた合わせ面に被露光試料を押し付けて固定する場合には押し付け強さ、押し付け方向、固定時の締め付けのばらつきによって被露光試料の位置がばらつく。位置決め穴に位置決め突起をはめ込む場合は、着脱可能なすきまばめとするため、はめあい隙間の分だけ取り付け位置がばらつく。さらに、位置決め穴や位置決め突起の形状や寸法の不確かさに起因する位置決め穴中心軸や位置決め突起中心軸のずれも影響する。【００２４】  被露光試料の幾何学的な中心軸と、回転ステージの回転中心軸とが合致しないと、被露光試料の露光結果に不都合が生じる。被露光試料が円柱状の場合を例にとってこの不都合について説明する。【００２５】  図７は被露光試料の幾何学的な中心軸と回転ステージの回転中心軸とが合致しない場合の不都合を説明する図であり、被露光試料の回転軸に直角な断面を示している。【００２６】  被露光試料が外形円の幾何学的な中心Ｏに対してｘ方向に距離ｅｘ、ｙ方向に距離ｅｙだけ偏芯した点Ｏ’を回転中心として回転ステージにより回転させられるとする。一般に回転ステージは回転角度を制御して動かすステージであり、前記回転中心Ｏ’まわりの回転角が制御される。【００２７】  したがって、図７において、被露光試料の断面上で点Ｏ’に最も近い点Ａ付近が角度θ回転すると、被露光試料表面の動きは弧ＡＡ’となり、ＡＡ’＝ｒＡθとなる。ここで、ｒＡはＯ’Ａ間の距離である。【００２８】  また、被露光試料の断面上で点Ｏ’から最も遠い点Ｂ付近が角度θ回転すると、被露光試料表面の動きは弧ＢＢ’となり、ＢＢ’＝ｒＢθとなる。ここで、ｒＢはＯ’Ｂ間の距離である。【００２９】  被露光試料の断面を真円とし、その半径をｒ、回転中心Ｏ’の被露光試料の中心Ｏの偏芯量をｅとすれば、ｒＡ＝ｒ−ｅ、ｒＢ＝ｒ＋ｅであるから、ＢＢ’−ＡＡ’＝２ｅθとなる。【００３０】  被露光試料の取り付け方にあまり考慮を払わないと偏芯量ｅはたとえば５０μｍ以上もの大きな値となる。【００３１】  このため、被露光試料を一定の回転角回転させても、Ａ部では被露光試料面が少ししか動かず、Ｂ部では被露光試料面が沢山動くという現象を生じる。【００３２】  したがって、被露光試料を回転させて側表面に順次パターンを形成すると、Ａ部ではパターンが密になり、Ｂ部ではパターンが疎になるという不都合が生じる。【００３３】  このように被露光試料の表面上で場所によってパターンの間隔が変化すると、回転軸状部品の表面の一部に軸方向のラインアンドスペースマークを形成するのに利用して、出来上がったマークの通過数や通過時間間隔をカウントして該回転軸の回転速度や回転角度を計測すると、該回転軸が実際は等速で回転しているにもかかわらず、見掛け上、１回転する間に速度の増減が繰り返されているかのように計測されたり、実際と異なる角度回転したかのごとく計測されたりする不都合が生じる。【００３４】  また、回転軸状部品の表面の一部に空気軸受溝を作るのに利用する場合には、溝の位置間隔が分布を持つこととなるため、全周で支持力が一様とならず、しかも、回転に伴って該回転軸の円周上における支持力の強弱分布が移動する。そのため、回転に同期した微振動が発生したり、該回転軸を使用する機械の他部と共振したり、振動音が発生するといった不都合が起こる。【００３５】  さらに、円柱の円周面上にカムを動かすルートとして使用する溝を形成するのに使用する場合には、該ルートが設計と微妙に異なり、該カムを利用した機械の動きに予期せぬ速度の増減や駆動タイミングのずれが生ずるといった不都合が起こる。
【非特許文献１】Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｐａｐｅｒｓ，Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２００３，２００３年，ｐ，１５６，１５７
【非特許文献２】２００２年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，２００２年，ｐ．５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】  本発明が解決しようとする課題は、以上に説明した不都合を取り除き、被露光試料の側表面を高い生産性で露光でき、安価に量産に適用でき、かつ、被露光試料の側表面に高い角度精度でパターンを形成できる投影露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】  本発明は上記の様々な課題を解決し、かつ、従来の密着露光や走査露光よりも高い生産性を得るため、原図基板上に付したパターンを被露光試料の側表面に投影露光する投影光学系と、前記被露光試料を中心軸回りに回転する回転ステージと、該被露光試料を前記回転ステージの回転軸と垂直の方向に移動し該回転ステージの回転軸に対する該被露光試料の中心軸位置を調整する偏芯補正ステージを有することを特徴とする。【００３８】  また、上記に加えて、前記被露光試料の露光すべき位置の側表面を投影光学系の光軸に垂直な方向に向ける傾斜ステージを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】  本発明によると、投影露光なので走査露光に比して一度に広い面積を露光でき、露光所要時間を大幅に低減できる。このため、円柱面や円筒面をはじめとする被露光試料側表面上にパターンを高い生産性で露光することができる。【００４０】  また、Ｘ線近接露光で必要な高価なＸ線マスクを使用せず、ランプを光源として利用できるため、レーザ光走査露光に必要な強力で高価なレーザ装置も必要でないため、安価に被露光試料の側表面露光ができる。【００４１】  そして、被露光試料の側表面を、側表面に垂直な方向から投影光学系の焦点深度内で順次または連続的に露光するため、被露光試料の側表面上の場所によるパターン形状のばらつきをＸ線近接露光で円柱面の両側から半分ずつ露光する場合より大幅に低減できる。【００４２】  また、偏芯補正ステージを設けたため、被露光試料の中心軸位置を回転ステージの回転軸と精確に合致させることができ、被露光試料の側表面上に高い間隔精度でパターンを露光することができる。【００４３】  さらに、傾斜ステージを設けると、前記の効果に加えて、側表面が中心軸と平行でない被露光試料に対しても焦点深度内で露光でき、円錐面状、角錐面状、鼓面状、樽面状、瓢箪面状などの側面を持つ試料の表面にも高解像度でパターンを形成することができるようになる。【００４４】  したがって、回転軸部品の側表面の一部に軸方向のラインアンドスペースマークを形成するのに利用し、出来上がったマークの通過数や通過時間間隔をカウントして該回転軸の回転速度や回転角度を計測すれば、従来より高精度で該回転速度や回転角度を計測できるようになる。【００４５】  また、回転軸部品の側表面の一部に空気軸受溝を作るのに利用すると、溝の位置間隔が均一になるため、全周の支持力を一様にすることができる。したがって、回転に同期した微振動の発生や該回転軸を使用する機械の他部との共振が少なくなり、振動音の発生が少なくなる。【００４６】  さらに、円柱の円周面上にカムを動かすルートとして使用する溝を形成するのに使用すると、該ルートが設計通りとなるため、該カムを利用した機械の動きがスムーズになり、速度の増減や駆動タイミングのずれが生ずるといった不都合は起こらなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】  本発明を実施するための最良の形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は本発明の投影露光装置の実施形態である。【００４８】  被露光試料１として円筒状の試料を例にとっており、外周面と同心に開けられた中央の位置決め穴を露光装置の位置決め棒２にはめ込み、該位置決め棒２の端に設けたねじとかみ合う押さえナット３により、被露光試料１を試料取り付け部品４に取り付ける。【００４９】  被露光試料１を試料取り付け部品４に取り付ける方法は任意であり、従来の方法として示したように、試料取り付け部品４に任意のチャックを設けて被露光試料１を掴んでもよく、試料取り付け部品４に合わせ面を設けて被露光試料１を押し付けて固定してもよく、被露光試料１の外周を位置決め突起として利用し、試料取り付け部品４に穴を設けてはめ込んでもよい。【００５０】  被露光試料１を露光するため、ランプなど、被露光試料１の表面に付した感光性材料を感光させ得る任意の光を発する光源５を設け、照明光学系６、照明光学系７、照明光学系８により適宜均一化や光束の拡大縮小を行って、原図基板９を照明し、原図基板９上のパターン１０の像１１を投影光学系１２によって被露光試料１上に作る。【００５１】  原図基板９は、半導体集積回路用のレチクルやマスクのように、石英やガラスなどの透過基板上にクロムなどの遮光物でパターンを形成した物、写真フィルムやオーバーヘッドプロジェクター用フィルムにパターンを焼き付けた物、金属板に穴を開けたステンシルマスク、透過基板上に遮光性物体を載せた物など任意である。【００５２】  照明光学系６、照明光学系７、照明光学系８は模式化して描いてあり、照明光学系のブロック数、位置は任意でよい。【００５３】  投影光学系１２は投影レンズであるかのように描いてあるが、ミラーを用いた投影光学系でも、レンズとミラーとを組み合わせた投影光学系でもよい。【００５４】  また、ミラー１３は光路を曲げて装置をコンパクトにし、コールドミラーとして熱線を透過させ除去する目的で設けたものである。スペースに余裕があり、光源が熱線を含まなければ設けなくてもよい。【００５５】  図示したように、直交ｘ，ｙ，ｚ方向を決める時、平面状の原図基板９上パターンの像はｘ，ｙ方向の平面上に形成される。したがって、被露光試料１の表面が曲面の場合、露光領域内のどこか任意の場所、たとえば露光領域の中心、に最もはっきりした原図基板９上のパターンの光像ができるようにすると、ｚ方向にずれた曲面上の位置ではパターンの光像がぼやける。また、平面上のパターンを曲面上に投影すれば、曲率に応じて該曲面に沿って測る時のパターン間距離が変わる。【００５６】  このため、焦点ずれや前記曲面上への投影パターンの歪みが許容範囲に収まる露光領域を設定する。【００５７】  スリット１４は原図基板９と共役の位置に設置し、穴１５の光像が原図基板９の上にできるようにして、原図基板９の照明範囲を決める。原図基板９は穴１５の形状に対応して照明される。１６は照明範囲を示す。【００５８】  スリット１４は任意の形状と寸法の穴１５を持つスリットを交換可能としてもよい。交換可能とすれば、露光するパターン１０の微細度や投影光学系１２の焦点深度に応じて適切な露光範囲を設定することができる。【００５９】  また、スリット１４の代わりに、図３に示すように、任意の枚数のブレードが動き、該ブレードに囲まれた開口の大きさ、形状、位置の一部または全部を変えることができるブラインド機構を設けてもよい。図３はブレードが４枚の場合を例示しており、図中のブレード１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが矢印１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの方向に動いて任意の領域を設定する。【００６０】  スリット１４や上記のブラインド機構は、原図基板９と共役の位置に設けるのではなく、原図基板９の直前または直後に設けてもよい。【００６１】  図４に示すように投影範囲以外に遮光体１９を設けた原図基板９を用いることとすれば、スリット１４は省略してもよい。【００６２】  ２０は光軸を表している。光源５から被露光試料１に至る光軸は必要に応じてミラーなどにより任意に経路を曲げてもよいことは言うまでもない。【００６３】  被露光試料１の表面全体を露光するには、該被露光試料１を回転ｙステージ２１によってｙ軸回りに回転させ、上記のように設定した露光領域を順次つなぎ合わせる。すなわち、所定の照明範囲１６を露光した後、回転ｙステージ２１を回転させ、次の露光位置が照明範囲１６に入るようになし、該露光位置を露光する。【００６４】  ２２は回転ｙステージの基台、２３は回転ｙステージ駆動モータである。回転ｙステージ２１の駆動方法は任意であり、リニヤモータ駆動やラックとピニオンの組み合わせによる駆動など、ほかの方法で動かしてもよい。【００６５】  はじめの露光位置と次の露光位置とに同じパターンを露光する場合には、原図基板９を動かさなくてもよい。【００６６】  一方、円周面に軸受溝パターンやカム曲線パターンを形成する場合のように、回転ｙステージ２１を回転させた次の露光位置の露光パターンがはじめの露光位置の露光パターンと異なる場合には、回転ｙステージ２１の回転により露光位置が代わる分だけ、投影倍率を考慮して原図ｘステージ２４により原図基板９をｘ方向に動かし、パターンがうまくつながるように露光を接続する。穴２５は投影露光光線が被露光試料１側に通過するように設けたものであり、原図ｘステージ２４と投影光学系１２との間に設ける各ステージやその基台にはすべて同様に投影露光光線が通過できる穴を設ける。【００６７】  原図ｘステージ２４は、原図ｘステージ基台２６に案内されてｘ方向に動くようになっており、モータ２７によってねじ軸２８を回転させると、該ねじ軸２８にかみ合ったナット２９がｘ方向に動き、該ナット２９と接続された原図ｘステージ２４が移動する。３１はモータ支持部品、３２は軸受である。原図ｘステージ２４も駆動方法は任意であり、ほかの方法で動かしてもよい。【００６８】  また、上記の説明は、被露光試料１の表面の円周方向にパターンを接続して露光する場合であるが、被露光試料１の表面の軸方向につなぎ合わせて露光するには、試料ｙステージ３３により被露光試料１をｙ方向に移動して次の露光位置が照明範囲１６に入るようになし、該露光位置を露光する。３４は試料ｙステージの基台、３５は試料ｙステージ駆動モータである。試料ｙステージも駆動方法は任意であり、ほかの方法で動かしても���い。【００６９】  露光位置を被露光試料１の軸方向に動かす場合も、はじめの露光位置と次の露光位置とに同じパターンを露光する場合には、原図基板９を動かさなくてもよい。【００７０】  一方、試料ｙステージ３３を移動させた次の露光位置の露光パターンがはじめの露光位置の露光パターンと異なる場合には、試料ｙステージ３３の移動により露光位置が代わる分だけ、投影倍率を考慮して原図ｙステージ３８により原図基板９をｙ方向に逆向きに動かし、パターンがうまくつながるように露光を接続する。【００７１】  原図ｙステージ３８は、原図ｙステージ基台３９に案内されてｙ方向に動くようになっており、モータ４０によってねじ軸４１を回転させると、該ねじ軸４１にかみ合ったナット４２がｙ方向に動き、該ナット４２と接続された原図ｙステージ３８が移動する。原図ｙステージ３８も駆動方法は任意であり、ほかの方法で動かしてもよい。【００７２】  上記の説明は、被露光試料１の任意の露光位置と次の露光位置における露光の接続について述べたが、被露光試料１の表面の全部または一部のより広い範囲に露光を行うには、上記の照明範囲１６を用いた投影露光を必要な回数繰り返せばよい。円周方向と軸方向の両方につなぎ合わせて露光してもよい。【００７３】  ところで、円周方向に接続して露光を行うに際し、一般に回転ｙステージ２１の回転中心と被露光試料１の断面の幾何学的な中心とが合致しないことが原因で、回転ｙステージ２１を同じ角度回転させても、被露光試料１の周上の位置によって被露光試料１の表面が動く距離が異なるという現象が起こる。これを回避するため、本発明では以下に示すような手段を講じる。【００７４】  まず、回転ｙステージ２１によって被露光試料１を回転させる時の回転中心の位置を精確に把握するため、被露光試料１の表面の位置を測定する位置センサ５１を設ける。図１、図２では、位置センサ５１として５１ａ、５１ｂの２個をｘ方向、ｙ方向に設けたが、スペースに余裕がない場合や、装置を簡便にしたい場合には、任意の方向に１個だけとしてもよい。また、被露光試料１の根元から先端における任意の複数の位置に任意の数の位置センサ５１ａ、５１ｂ、・・・を設けてもよい。【００７５】  そして、回転ｙステージ２１の回転軸と被露光試料１の断面の幾何学的な中心とのずれを修正するための偏芯修正ステージを設ける。偏芯修正ｘステージ５２は偏芯修正ｘステージ基台５３をベースにモータ５４により駆動されるステージであり、試料取り付け部品４の位置をｘ方向に修正できる。５５はモータ支持部品である。偏芯修正ｙステージ５６は偏芯修正ｘステージ基台５７をペースにモータ５８により駆動されるステージであり、試料取り付け部品４の位置をｙ方向に修正できる。５９はモータ支持部品である。【００７６】  露光前に予め被露光試料１を回転ｙステージ２１によって回転させ、位置センサ５１により被露光試料１の表面の位置を測定する。回転ｙステージ２１の回転軸と被露光試料１の断面の幾何学的な中心との間にずれがあると、回転ｙステージ２１の回転角度に対して被露光試料１の表面の位置がたとえば正弦的に変化する。【００７７】  上記の被露光試料１の表面位置の測定結果に基づき、回転���ステージ２１を１回転させる時、どの角度方向に被露光試料１が往復動するかを判断し、偏芯修正ｘステージ５２および偏芯修正ｙステージ５６を動かして回転ｙステージ２１の回転軸と被露光試料１の断面の幾何学的な中心との間のずれを修正する。【００７８】  被露光試料１の仕上がり精度が良好であり、試料交換による偏芯ずれがほとんど生じない場合には、上記の位置センサ５１による被露光試料１の表面位置の測定に基づく偏芯修正ｘステージ５２および偏芯修正ｙステージ５６による回転軸と被露光試料１の断面の幾何学的な中心との間のずれの修正をテストサンプルの被露光試料１を用いて行った後、位置センサ５１を退避または除去してもよい。【００７９】  回転ｙステージ２１を回転させる時、被露光試料１はその断面の幾何学的な中心のまわりに同心で回転すれば、回転ｙステージ２１を一定の角度回転させる時の、被露光試料１の表面の移動量が一定となる。したがって、回転ｙステージ２１の回転毎に投影される露光像の間隔は一定となる。【００８０】  また、回転ｙステージ２１と原図ｘステージ２５を同時に同期して動かして露光する場合にも、被露光試料１の表面のｘ方向に露光されるパターンは、原図基板９上のパターン１０に投影倍率を乗じた相似形状となる。【００８１】  回転ｙステージ基台２２は、Ｌ字形に描いた支持部品５９により回転ｚステージ６０に固定してある。該回転ｚステージ６０は回転ｚステージ基台６１をベースにｚ方向を中心に回転する。駆動させるためのモータは図示を省略してあるが、任意のほかの方法により駆動してもよい。【００８２】  前記回転ｚステージ６０は、回転ｙステージ２１の回転軸すなわち被露光試料１の軸方向を原図基板９上でパターン１０が配列されたｙ方向に合致させるために用いる。【００８３】  原図ステージ側にｚ方向を中心に回転するステージを設けて、原図基板９を回転させることにより、被露光試料１の軸方向をパターン１０の配列されたｙ方向に合致させもよい。また、前記回転ｚステージ６０と原図ステージ側のｚ方向を中心に回転するステージの両方を設けてもよい。【００８４】  一方、被露光試料１の軸方向とパターン１０のｙ方向との平行度が厳密でなくてもよい時は、回転ｚステージ６０と回転ｚステージ基台６１を設けなくてもよい。【００８５】  前記回転ｚステージ基台６１は、試料ｘステージ６２に取り付けられており、該試料ｘステージ６２は試料ｘステージ基台６３をベースにしてモータ６４によってｘ方向に駆動される。【００８６】試料ｘステージ６２および試料ｙステージ３３は、パターン像１１が被露光試料１上の所定の位置に形成されるように、被露光試料１のｘ、ｙ方向の位置調整を行うのに用いる。【００８７】  パターン１０のｚ方向まわりの配列方向やｘ、ｙ方向の位置が被露光試料１上の所定の角度や位置となっているかどうかを確かめるには、予め試しに露光、現像を行ってパターン像１１に基づいて被露光試料１の表面に形成された感光性材料のパターンの位置や角度を測定する。測定した角度や位置がずれている場合には、回転ｚステージ６０、試料ｘステージ６２、試料ｙステージ３３を動かして被露光試料１の位置や角度を修正する。【００８８】  あるいは、��図基板９上および被露光試料１の表面上に合わせマークを設けておき、露光位置に被露光試料１を取り付けた状態で前記両方の合わせマークを同時または順次検出する位置合わせ光学系を設けておき、該位置合わせ光学系によって検出した位置や角度のずれが許容値以下となるように、回転ｚステージ６０、試料ｘステージ６２、試料ｙステージ３３を動かした上で露光を行う。【００８９】  位置や角度を合わせるためのステージの動作は、原図基板９側の原図ｘステージ２４、原図ｙステージ３８やｚ軸回りの回転ステージを用いて行ってもよい。【００９０】  試料ｚステージ６７は、試料ｚステージ基台６８をベースとして、モータ６９によりｚ方向に駆動されるステージであり、被露光試料１の表面を投影光学系１２によるパターン像１１の結像位置に合わせるのに用いる。【００９１】  また、原図ｚステージ７１は、原図ｚステージ基台７２をベースとして、モータ７３によりｚ方向に駆動されるステージであり、パターン１０を投影光学系１２により結像させる際の投影倍率を調整するのに用いる。【００９２】  原図ｚステージ７１を設ける代わりに投影光学系１２をｚ方向に動かす機構を設けてもよい。しかし、投影光学系１２をｚ方向に動かすと、投影光学系１２と被露光試料１の表面との距離も変わるので、試料ｚステージ６７を用いてパターン像１１の結像位置に被露光試料１の表面を合わせることが必要となる。【００９３】  なお、本実施形態においては、被露光試料１側のステージ積み上げ順序を試料ｚステージ４７、試料ｙステージ３３、試料ｘステージ６２、回転ｚステージ６０の順としたが、順序は任意でよく、その全部を必ずしも設けなくてもよい。【００９４】  また、原図基板９側のステージ積み上げ順序を原図ｚステージ７１、原図ｙステージ３８、原図ｘステージ２５の順としたが、この順序も任意でよく、その全部を必ずしも設けなくてもよい。【００９５】  被露光試料１を回転ｙステージ２１によって回転させながら、それに同期させて原図基板９をｘ方向に動かせば連続走査による投影露光ができ、とくに生産性を高めることができる。【００９６】  本発明によれば、回転ｙステージ２１の回転中心と被露光試料１の断面の幾何学的な中心とを合致させることができるので、回転ｙステージ２１を等速で回転させ、原図ｘステージ２５を等速移動して露光すれば、被露光試料１の表面に原図基板９上のパターン１０に精度よく対応したパターン像１１を形成することができる。【００９７】  図２は、本発明の投影露光装置の別の実施形態である。図１に示した本発明の投影露光装置の構成に加えて、ｘ方向回りの傾斜角を補正するｘ傾斜ステージ７６を設けた。７７はｘ傾斜ステージ基台、７８はｘ傾斜ステージ駆動用のモータである。【００９８】  円錐面状、角錐面状、鼓面状、樽面状、瓢箪面状などの側面を持つ被露光試料１のように、中心軸に対して側表面が傾いている場合、回転ｙステージ２１の回転軸に合致させて被露光試料１の軸を取り付けると、投影光学系１２の光軸２０に対して露光すべき被露光試料１の側表面が傾いてしまう。【００９９】  したがって、被露光試料１の露光すべき側表面のごく一部しか投影光学系１２の焦点深度範囲に入らない。そ���ため、実用的な範囲に露光を施すことができなくなる。【０１００】  被露光試料１の傾斜角を補正するｘ傾斜ステージ７６を設けておけば、該被露光試料１の側表面が投影光学系１２の光軸２０に垂直になるように姿勢を補正することができる。【０１０１】  そのため、被露光試料１の露光すべき側表面のより広い範囲を投影光学系１２の焦点深度範囲に入れることができるようになる。【０１０２】  たとえば、円錐面状の被露光試料１に対しては円柱面状の被露光試料１の場合とほぼ同程度の広さの側表面範囲を投影光学系１２の焦点深度範囲に入れることができる。【０１０３】  また、円柱面状など軸方向に一様な断面の被露光試料１の場合でも、被露光試料１の中心軸や側表面が回転ｙステージ２１の回転軸に対して傾いてしまう場合がまま生ずる。被露光試料１の中心軸が回転ｙステージ２１の回転軸に対してｘ軸回りに傾くと、回転ｙステージ２１により被露光試料を回転させる時、被露光試料１の中心軸は円錐面を描き、被露光試料１の側表面は露光位置でｚ方向に動いてしまう。【０１０４】本実施形態のようにｘ傾斜ステージ７６を設けておけば、該被露光試料１の側表面が投影光学系１２の光軸２０に垂直になるように姿勢を補正することができるので、被露光試料１を回転させる時、被露光試料１の露光位置における側表面のｚ方向の位置を一定にできる。したがって、被露光試料１の側表面のより広い範囲を焦点深度範囲に入れることができる。【０１０５】  また、露光領域内で被露光試料１の回転軸からの距離をより一定に近付けられるため、被露光試料１の回転によるピッチのばらつきをより小さくすることができる。【０１０６】  被露光試料１を傾けると、ｘ、ｙ方向の位置や投影光学系１２に対するｚ方向の位置がずれるが、被露光試料１の表面の露光すべき位置が、投影光学系１２の結像位置に来るように、回転ｘステージ２１、試料ｘステージ４２、試料ｙステージ４５を駆動してから露光すれば問題ない。【０１０７】  なお、以上の図１および図２の説明においては、被露光試料１の軸方向が水平に置かれた装置を例に説明を行っているが、被露光試料１の軸を鉛直に保持して横方向から露光するなど、装置の向きが変っても本発明が適用できることは明らかである。【０１０８】  また、以上の図１および図２の説明においては、多くのステージをモータまたはその他の手段によって適宜動かすものとして説明したが、装置全体または一部をコンピュータ制御とし、キーボードやタッチパネル等によってステージを動かすようにしたり、プログラムを組んで被露光試料１の周囲の一部または全部を自動的に露光するようにしても良いことは言うまでもない。【０１０９】  さらに、被露光試料１の表面に感光性材料を付して露光し、露光後現像を行うリソグラフィプロセスを想定して説明したが、現像を行わずに露光により感光性材料の性質を変化させることだけが必要な場合や、感熱性材料が見かけ上光に感応するのを利用したい場合などにも本発明の装置が適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】  本発明の投影露光装置の実施形態
【図２】  本発明の投影露光装置の別の実施形態
【図３】  ブラインド機構
【図４】  投影範囲以外に遮光体を設けた原図基板
【図５】  円柱面状の被露光試料の側表面にＸ線近接露光によりパターンを形成する従来の方法
【図６】  レーザ光の走査露光により円柱状の被露光試料の側表面に露光を施す従来の方法
【図７】  被露光試料の幾何学的な中心軸と、回転ステージの回転中心軸とが合致しない場合の不都合を説明する図
【符号の説明】
【０１１１】１：被露光試料
４：試料取り付け部品
５：光源
９：原図基板
１０：パターン
１１：パターン像
１２：投影光学系
１４：スリット
１８：照明範囲
２１：回転ｙステージ
２４：原図ｘステージ
３３：試料ｙステージ
３８：原図ｙステージ
４７：試料ｚステージ
５１：位置センサ
５２：偏芯修正ｘステージ
５６：偏芯修正ｙステージ
６０：回転ｚステージ
６２：試料ｘステージ
６７：試料ｚステージ
７１：原図ｚステージ
７６：ｘ傾斜ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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